CN105278059B - 用于光电转换部件的一体化光电模块及其制作方法 - Google Patents

用于光电转换部件的一体化光电模块及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种用于光电转换部件的一体化光电模块及其制作方法，涉及广电和通讯行业光接收和发送产品的光电耦合的一体化光电模块。一体化光电模块包括光电转换芯片(1)、导入光纤(2)，设置一玻璃毛细管(3)，玻璃毛细管设置一通孔(31)，通孔(31)贯穿玻璃毛细管的前端与末端，玻璃毛细管的末端设置一可放置光电转换芯片的缺口(33)，导入光纤***通孔伸至玻璃毛细管末端端头并固定，玻璃毛细管末端端头设置一斜面(35)，导入光纤的端头在玻璃毛细管末端端头处并设置一与玻璃毛细管末端端头斜面角度相同的端头斜面，玻璃毛细管末端端头放置在光电转换芯片(1)的光感口上。本发明提高了光电转换效率，降低了生产成本，适合批量生产。

Description

用于光电转换部件的一体化光电模块及其制作方法
技术领域
本发明涉及广电和通讯行业光接收和发送产品的光电耦合的应用领域，特别涉及用于光电转换部件的一体化光电模块。
背景技术
光通讯行业在接收和发射环节应用同轴封装的探测器(接收)和激光器(发送)来完成接收和发送工作，需要精密尺寸的TO管座、管帽、金属件、陶瓷插芯和充氮气密封焊、激光点焊机、手动耦合台等来保证对光耦合的精度要求。零件尺寸精度高，价格昂贵，还需要大量的手工操作。现有采用裸纤研磨工艺，裸纤耦合台需要六维以上，研磨和耦合工序费时费力不环保，效率极低。现有光电转换芯片竖立贴装在电路板上，但芯片竖立贴装工艺难度大。尤其是FTTH市场，要求成本优势和小型化以及低光功率接收。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作成本低、质量稳定的、转换效率高的用于光电转换部件的一体化光电模块。
本发明的另一目的在于提供一种制作成本低、质量稳定的、转换效率高的用于光电转换部件的一体化光电模块制作方法。
本发明的目的可以这样实现，设计一种用于光电转换部件的一体化光电模块，包括光电转换芯片、导入光纤，光电转换芯片固定在基板上；设置一玻璃毛细管，玻璃毛细管设置一通孔，通孔贯穿玻璃毛细管的前端与末端，玻璃毛细管的末端设置一可放置光电转换芯片的缺口，通孔在缺口上方，导入光纤***通孔伸至玻璃毛细管末端端头并固定，玻璃毛细管末端端头设置一斜面，导入光纤的端头在玻璃毛细管末端端头处并设置一与玻璃毛细管末端端头斜面角度相同的端头斜面，玻璃毛细管末端端头放置在光电转换芯片的光感口上。
进一步地，缺口至少切至通孔，导入光纤的端头放置在光电转换芯片的光感口上。
进一步地，通孔在***端设置***导口。
进一步地，通孔沿玻璃毛细管长度方向设置。
本发明的目的可以这样实现，设计一种用于光电转换部件的一体化光电模块的制作方法，包括以下步骤：
A、准备光电模块基板，基板上设有光电转换芯片；
B、准备一玻璃毛细管，玻璃毛细管钻一通孔，通孔沿玻璃毛细管长度方向设置并钻制在玻璃毛细管的轴心区，玻璃毛细管的末端切置一缺口；
C、导入光纤由玻璃毛细管前端***通孔中直至玻璃毛细管末端，通孔内设有粘接剂；
D、粘接剂硬化后，将玻璃毛细管末端连同导入光纤磨制一斜面，所述斜面的角度为15°～50°；
E、将玻璃毛细管固定在光电模块基板上，玻璃毛细管末端放置在光电转换芯片光感口的上方。
本发明将光电转换芯片直接平面贴装在电路板上，省掉了TO管座、管帽；专门设计的研磨角度的玻璃毛细管在耦合完成后固定在电路板上，采用UV胶与粘接剂固定玻璃毛细管和填充在毛细管和芯片之间，省掉了金属件、陶瓷插芯和激光点焊机。本发明提高了光电转换效率，降低了生产成本，适合批量生产。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的示意图；
图2是本发明较佳实施例之玻璃毛细管的示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
如图1、图2所示，一种用于光电转换部件的一体化光电模块，包括光电转换芯片1、导入光纤2，光电转换芯片1固定在基板上；设置一玻璃毛细管3，玻璃毛细管设置一通孔31，通孔31贯穿玻璃毛细管的前端与末端，玻璃毛细管的末端设置一可放置光电转换芯片的缺口33，通孔31在缺口33上方，导入光纤***通孔伸至玻璃毛细管末端端头并固定，玻璃毛细管末端端头设置一斜面35，导入光纤的端头在玻璃毛细管末端端头处并设置一与玻璃毛细管末端端头斜面角度相同的端头斜面，玻璃毛细管末端端头放置在光电转换芯片1的光感口上。
缺口33至少切至通孔31，导入光纤2的端头放置在光电转换芯片1的光感口上。缺口33切至通孔31使得导入光纤2端头的一侧露出，让导入光纤2的端头贴近光电转换芯片1的光敏区，减少光信号的损失。
通孔31在***端设置***导口37，***导口37的口径大于导入光纤2的口径，***导口37与通孔31交接处设有过渡倒角；***导口37的设置方便导入光纤2***到通孔31内。
通孔31沿玻璃毛细管长度方向设置。较佳地，通孔31设置在玻璃毛细管3的轴心区，便于通孔31的钻制。
所述斜面的角度a为15°～50°，较佳地角度a为25°～40°。
玻璃毛细管3与基板之间设置UV胶固定点6，UV胶6可快速将玻璃毛细管3固定在基板上，UV胶为紫外光线固化时间几秒到十几秒。
处于玻璃毛细管末端端头的导入光纤2端头通过粘接剂7粘贴在光电转换芯片1的光感口上。
设有包封胶层5，将玻璃毛细管末端与光电转换芯片封固在包封胶层内。本实施例中包封胶层5采用收缩率小、硬度高、粘接强度高、耐高温高湿的环氧树脂材料。除了环氧树脂外，只要参数符合收缩率小、硬度高、粘接强度高、耐高温高湿要求的胶都可以使用。
玻璃毛细管3的作用有两点：1、解决研磨难题，因光纤很软，剥去保护层的纤芯是玻璃材质，很脆，直径只有125微米，易断。裸光纤工艺要解决软而脆的光纤的夹持问题，成本昂贵且耗材不环保。采用毛细管后可以夹持末端，解决了光纤软而脆的问题，定制研磨夹具可以批量生产。2、解决耦合台夹持难题，裸光纤在耦合时因光纤离电路板很近，无法夹持末端位置，只能夹持在电路板外面位置，但此时光纤伸出有3～4厘米，处于自由状态的光纤可以是任意形状，需要六维以上耦合台才能完成耦合，但效率极低。即使耦合完成后点胶固定时又会因胶的表面张力使光纤移位。采用毛细管后可以夹持末端，只需X、Y、Z三维台就可以完成耦合，大大提高了效率，且点胶时不会移位。
一种用于光电转换部件的一体化光电模块的制作方法，包括以下步骤：
A、准备光电模块基板，基板上设有光电转换芯片；
B、准备一玻璃毛细管，玻璃毛细管钻一通孔，玻璃毛细管的末端切置一缺口；
C、导入光纤由玻璃毛细管前端***通孔中直至玻璃毛细管末端，通孔内设有粘接剂；
D、粘接剂硬化后，将玻璃毛细管末端连同导入光纤磨制一斜面；
E、将玻璃毛细管用UV胶固定在光电模块基板上，玻璃毛细管末端放置在光电转换芯片光感口的上方，玻璃毛细管末端下表面与光电转换芯片上表面之间填充粘接剂；
F、采用包封胶将封固玻璃毛细管末端与光电转换芯片。
粘接剂为热固化环氧树脂。热固化环氧树脂，固含量100％，可以在200℃连续工作，也能承受数小时300-400℃的高温而性能不变，透光率好，能抗多种溶剂和化学品的溶解和浸蚀。粘接剂除了环氧树脂外，只要参数符合要求的胶都可以使用。
UV胶是一种紫外线光快速固化粘接剂，有环氧和非环氧。
包封胶的使用省掉了充氮气密封焊的工艺，实现了对器件的保护。包封胶为收缩率小、硬度高、粘接强度高、耐高温高湿的环氧树脂。包封胶除了环氧树脂外，只要参数符合收缩率小、硬度高、粘接强度高、耐高温高湿要求的胶都可以使用。
通过上述粘接剂和胶将相关部件紧固连接为一体，避免了耦合后发生错位影响转换效果，同时保证了部件关键部位不会受到水汽的影响，保证了转换质量。上述符合参数要求的粘接剂、UV胶、包封胶均有市售。
所述斜面的角度为15°～50°，有效的斜面形成镜面，在可有效地增大光纤反射面积的同时减少光反射的损失；较佳地，斜面的角度在25°～40°之间。
在玻璃毛细管末端设置的缺口，可以使导入光纤2的端头尽量贴近光电转换芯片1的光敏区，减少光信号的损失。进一步地，缺口33切至通孔31使得导入光纤2端头的一侧露出，让导入光纤2的端头直接贴近光电转换芯片1的光敏区，更为减少光信号的损失。
在制作通孔31时在其***端钻制***导口37，***导口37的口径大于导入光纤2的口径，***导口37与通孔31交接处设有过渡倒角；***导口37的设置方便导入光纤2***到通孔31内。
通孔沿玻璃毛细管长度方向设置并钻制在玻璃毛细管的轴心区，通孔31设置在玻璃毛细管3的轴心区，便于通孔31的钻制，同时也方便与其他部件的配合调整。
工作时，光信号进入导入光纤2，在玻璃毛细管3的末端斜面位置形成镜面反射，光通路拐了90度弯照射在光电转换芯片1的光敏区，芯片输出电信号完成光电转换。
本发明将光电转换芯片直接平面贴装在电路板上，省掉了TO管座、管帽；专门设计的研磨角度的玻璃毛细管在耦合完成后固定在电路板上，采用UV胶填充在毛细管和芯片之间，省掉了金属件、陶瓷插芯和激光点焊机。本发明提高了光电转换效率，降低了生产成本，适合批量生产。

Claims (8)

1.一种用于光电转换部件的一体化光电模块，包括光电转换芯片(1)、导入光纤(2)，光电转换芯片(1)固定在基板上；其特征在于：设置一玻璃毛细管(3)，玻璃毛细管设置一通孔(31)，通孔(31)沿玻璃毛细管长度方向设置，通孔(31)贯穿玻璃毛细管的前端与末端，玻璃毛细管的末端设置一可放置光电转换芯片的缺口(33)，通孔(31)在缺口(33)上方；导入光纤***通孔伸至玻璃毛细管末端端头并固定，玻璃毛细管末端端头设置一斜面(35)，斜面(35)的角度为15°～50°，导入光纤的端头在玻璃毛细管末端端头处并设置一与玻璃毛细管末端端头斜面角度相同的端头斜面；玻璃毛细管末端端头放置在光电转换芯片(1)的光感口上。
2.根据权利要求1所述的一体化光电模块，其特征在于：缺口(33)至少切至通孔(31)，导入光纤的端头放置在光电转换芯片(1)的光感口上。
3.根据权利要求1所述的一体化光电模块，其特征在于：通孔(31)在***端设置***导口(37)。
4.根据权利要求1所述的一体化光电模块，其特征在于：斜面的角度在25°～40°之间。
5.一种用于光电转换部件的一体化光电模块的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
A、准备光电模块基板，基板上设有光电转换芯片；
B、准备一玻璃毛细管，玻璃毛细管钻一通孔，通孔沿玻璃毛细管长度方向设置并钻制在玻璃毛细管的轴心区，玻璃毛细管的末端切置一缺口；
C、导入光纤由玻璃毛细管前端***通孔中直至玻璃毛细管末端，通孔内设有粘接剂；
D、粘接剂硬化后，将玻璃毛细管末端连同导入光纤磨制一斜面，所述斜面的角度为15°～50°；
E、将玻璃毛细管固定在光电模块基板上，玻璃毛细管末端放置在光电转换芯片光感口的上方。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于：斜面的角度在25°～40°之间。
7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于：所述粘接剂为热固化环氧树脂。
8.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于：还包括步骤F，采用包封胶将封固玻璃毛细管末端与光电转换芯片。
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